[发明专利]含异靛基的聚合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机太阳能电池材料，尤其涉及一种含异靛基的聚合物和应用。

背景技术

利用廉价材料制备低成本、高效能的太阳能电池一直是光伏领域的研究热点和难点。目前用于地面的硅晶电池由于生产工艺复杂、成本高，使其应用受到限制。为了降低电池成本，拓展应用范围，长期以来人们一直在寻找新型的太阳能电池材料。有机半导体材料以其原料易得、廉价、制备工艺简单、环境稳定性好、有良好的光伏效应等优点备受关注。自1992年N.S.Sariciftci等在SCIENCE（N.S Sariciftci,L.Smilowitz,A.J.Heeger,et al.Science,1992,258,1474）上报道共轭聚合物与C₆₀之间的光诱导电子转移现象后，人们在聚合物太阳能电池方面投入了大量研究，并取得了飞速的发展，但是仍比无机太阳能电池的转换效率低得多。限制性能提高的主要制约因素有：有机半导体材料的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配，有机半导体相对较低的载流子迁移率以及较低的载流子的电极收集效率等。为了使聚合物太阳能电池得到实际的应用，开发新型的材料，进而大幅度提高其能量转换效率仍是这一研究领域的首要任务。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种可以提高光电转换效率的含异靛基的聚合物。

本发明的技术方案如下：

一种含异靛基的聚合物，该聚合物具有如下结构式：

式中，R为C₁～C₂₀的烷基，n为10～100的整数。

本发明还提供所述含异靛基的聚合物的制备方法，包括如下步骤：

分别提供如下结构式表示的化合物A和B，

A：B：其中，R₁和R₂均为C₁～C₂₀的烷基；

在无氧环境下，将摩尔比为1:1~1.2的化合物A和B加入含有催化剂的有机溶剂中溶解后，于70～130°C下进行Stille耦合反应6～60小时，降温后停止聚合反应，将反应液分离提纯，即得如下结构式表示的所述聚合物：

式中，n为10～100的整数。

所述含异靛基的聚合物的制备方法，其中，优选氮气、氩气中的至少一种构成的无氧环境。

所述含异靛基的聚合物的制备方法，其中，所述有机溶剂为甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的至少一种。

所述含异靛基的聚合物的制备方法，其中，所述催化剂为双三苯基膦二氯化钯、四三苯基膦钯、摩尔比为1:4～8的醋酸钯与三邻甲苯基膦混合物或者摩尔比为1:4～8的三二氩苄基丙酮二钯与2-双环己基膦-2’,6’-二甲氧基联苯混合物；所述催化剂与化合物A的摩尔比为1:20~1:100。

所述含异靛基的聚合物的制备方法，其中，所述Stille耦合反应的反应温度为90～120°C，反应时间为12～48小时。

所述含异靛基的聚合物的制备方法，其中，Stille耦合反应停止后，对反应液的分离提纯过程包括如下步骤：

向反应液中加入甲醇沉析，通过索氏提取器过滤沉析物，接着依次用甲醇和正己烷抽提，然后以氯仿为溶剂抽提，收集氯仿溶液并旋干，真空下50°C干燥24h后，得到所述聚合物。

本发明还提供一种上述聚合物在有机太阳能电池中作为活化层材料的应用。

本发明提供的含异靛基的聚合物，异靛含有中心对称的吡咯酮核，具有吸收强、光化学稳定性等优点，N上具有易于烷基化修饰的优点，非常有潜力应用于有机太阳能电池中。苯并二噻吩具有易修饰的光物理性质，其共聚合物显示出了优良的光伏性能。将上述异靛基共聚物应用于太阳能电池中可以解决有机电致发光器件低效率问题。

上述含异靛基的聚合物的制备方法，采用了较简单的合成路线，从而减少工艺流程，原材料价廉易得，使得制造成本降低。

附图说明

图1为实施例1制得的含异靛基的聚合物的紫外可见吸收光谱图；

图2为实施例6制得的有机太阳能电池的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明专利的内容，下面通过具体的实例和图例来进一步说明本发明的技术案，具体包括材料制备和器件制备，但这些实施实例并不限制本发明，其中化合物A的单体从市场上购买得到，化合物B的单体参照文献（Org.Lett.,2010,12,660.）公开的方法合成得到。

实施例1：